初中物理生活化教學案例
——以八年級上冊第三章第四節(jié)“升華和凝華”為例

文| 張海軍

一、教學背景

在八年級第四章物態(tài)變化第四節(jié)的“升華和凝華”中，教師可以從學生真實的生活情境中挖掘生活化的課程資源，以“升華和凝華”為切入點進行教學。本節(jié)課是熔化、凝固、汽化和液化的延續(xù)，通過現(xiàn)象、分析、現(xiàn)象（實踐）的過程，讓學生全面了解物質(zhì)形態(tài)的六種變化?；诖?，教師需要不斷創(chuàng)新教學方式，創(chuàng)設生活化情境、組織生活活動等，引導他們從多維度、多層面認識和理解物理知識。

二、教學過程

（一）趣味導入——“以疑啟思”

教師：同學們，在開始新課之前，我們先來看一張圖片。（展示雪、樹掛的圖片）

教師：這是什么現(xiàn)象呢？

學生：這是雪和樹掛。

教師：非常好，這些都是我們生活中常見的物態(tài)變化現(xiàn)象。你們知道這些現(xiàn)象是怎么形成的嗎？

學生A：雪花應該是空氣中的水汽直接凝結成的。

學生B：樹掛是細微的冰晶或霜狀物質(zhì)，附著在物體表面，這種情況只有在低溫環(huán)境下才會發(fā)生。

教師：這些現(xiàn)象并不是我們之前學過的熔化、凝固、汽化或液化。那么，這說明固態(tài)和氣態(tài)之間是不是也能直接轉(zhuǎn)化呢？

學生：應該可以，這種轉(zhuǎn)化不需要經(jīng)過液態(tài)的過渡。

教師：是的，固態(tài)和氣態(tài)之間可以直接轉(zhuǎn)化，就像剛剛我們提到的雪和樹掛，它們是直接從氣態(tài)變成固態(tài)，所以它們發(fā)生了凝華現(xiàn)象。與凝華現(xiàn)象相對應的則是升華現(xiàn)象。今天我們所學的內(nèi)容就是這兩種物態(tài)變化，讓我們一起探索固態(tài)和氣態(tài)之間直接轉(zhuǎn)化的奧秘吧！

（二）多維觀察——“舞動的精靈”

教師：同學們，在日常生活中，你們還見過哪些升華和凝華現(xiàn)象呢？是怎么確定的呢？

（學生討論交流）

學生A：我見過冰雕……

學生B：我見過干冰……

教師：其實生活中有很多的升華和凝華現(xiàn)象。只是以前同學們并沒有對這一知識進行專項學習，所以沒有留心關注。現(xiàn)在，老師要展示一些常見的升華和凝華現(xiàn)象圖片，讓我們一起欣賞吧！

（展示生活中常見的升華和凝華現(xiàn)象圖片，如冰雕、干冰、霜、窗花等）

學生：老師，圖片中的冰雕雖然很漂亮，但是在變?。?/p>

教師：那你們說一說變小的原因是什么呢？

學生：應該是升華。

教師：是的，冰雕變小是因為固態(tài)的冰通過升華直接變成氣態(tài)的水蒸氣，物質(zhì)由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)叫升華。

學生：老師，干冰是怎么形成的？

教師：干冰是固態(tài)的二氧化碳通過升華直接變成氣態(tài)的二氧化碳，它的溫度非常低，所以可以用來做制冷劑。

學生：老師，霜是怎么形成的？

教師：霜是空氣中的水蒸氣碰到冷的物體表面變成的固態(tài)小冰晶，同學們說一說霜是什么現(xiàn)象呢？

學生：霜從水蒸氣變成固態(tài)小冰晶，而沒有經(jīng)過液態(tài)環(huán)節(jié)，那么應該是凝華。

教師：不錯，分析得很對。

學生：所以窗花也是凝華現(xiàn)象。

教師：沒錯，窗花是空氣中的水蒸氣碰到冷的窗戶變成的固態(tài)小冰晶。它直接從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，所以也是凝華現(xiàn)象。

教師：同學們，通過生活中的觀察，我們發(fā)現(xiàn)升華和凝華現(xiàn)象無處不在。這些“舞動的精靈”為我們的生活增添了許多美景和神奇之處。

（三）實驗探索——“魔法學?！?/h3>

教師：同學們，我們已經(jīng)觀察到很多生活中的升華和凝華現(xiàn)象。接下來，我們將通過實驗來探索這兩種物態(tài)的變化。首先，我們來做一個干冰實驗。

（進行干冰實驗，讓學生觀察干冰升華現(xiàn)象，以及升華時吸熱導致的溫度變化）

學生：老師，為什么干冰放在手心上會覺得涼涼的？

教師：這是因為干冰在升華過程中會吸收大量的熱，導致手心溫度降低，所以我們會覺得涼涼的。

學生：老師，那干冰升華成什么了？

教師：干冰升華后變成氣態(tài)的二氧化碳。它是無色無味的，而且比空氣重，所以會向下飄散，因此我們會看到白色的氣體從干冰上冒出來。

學生：老師，我也想試試把干冰放在不同的地方，看看會有什么變化。

教師：你可以課后嘗試一下，然后把觀察到的現(xiàn)象記錄下來。接下來，我們要設計一個實驗，用來觀察碘的升華和凝華現(xiàn)象。

（設計一個用碘作為實驗材料的實驗。這個環(huán)節(jié)可以讓學生親自動手操作，體驗碘從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，再變?yōu)楣虘B(tài)的過程，從而深入理解升華的概念）

實驗步驟：

（1）準備材料：燒杯、酒精燈、灌有冷水的燒瓶、碘晶體、三腳架、石棉網(wǎng)。

（2）在燒杯中加入少量（約0.5g）碘晶體。

（3）將燒瓶灌入適量的冷水，并將其倒置在燒杯上方，瓶口與燒杯口緊密接觸，形成封閉系統(tǒng)。

（4）在燒杯底部放置一塊石棉網(wǎng)，并用酒精燈微微加熱燒杯。

（5）觀察燒杯中紫色的碘蒸氣生成。

（6）停止加熱后，將燒瓶從燒杯上移開，觀察燒瓶外壁是否有碘的晶體生成。

學生：老師，為什么用酒精燈微微加熱燒杯底部？

教師：這是因為酒精燈的熱量容易控制，我們可以慢慢增加燒杯的溫度，從而觀察碘在不同溫度下的變化。

學生：老師，碘會變成什么樣子呢？

教師：這個問題就讓我們在觀察中揭秘吧！

（學生分組實驗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象）

學生：老師，我看到碘在燒杯底部慢慢變成紫色的氣體，那是碘升華了。

學生：當停止加熱之后，我看到紫色的氣體又變成固體的碘，這是凝華現(xiàn)象。

教師：同學們觀察得很仔細，碘在實驗中分別發(fā)生了升華和凝華現(xiàn)象。通過這個實驗，我們希望大家能夠深刻地理解這兩種物態(tài)變化。

（四）原理揭示——“揭秘時刻”

教師：我們先來了解一下升華和凝華的原理。升華是物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程，這個過程需要吸收大量的熱。而凝華是物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程，這個過程需要放出大量的熱。這兩個過程是相反的，一個是吸熱，一個是放熱。

學生：老師，為什么升華要吸收熱，而凝華要放出熱呢？

教師：這是因為物質(zhì)的分子總是在不停地運動，當分子間的相互作用力較弱時，分子就有足夠的能量脫離固態(tài)，變成氣態(tài)，這個過程需要吸收熱量。而當分子獲得足夠的能量時，它們會結合得更緊密，從而形成固態(tài)，這個過程需要釋放熱量。

學生：老師，那怎樣才能發(fā)生升華和凝華現(xiàn)象呢？

教師：升華和凝華需要滿足一定的條件。一般來說，升華需要物質(zhì)具有較高的升華點，這樣才能在常溫下保持固態(tài)。而凝華則需要空氣中的水蒸氣達到飽和狀態(tài)，這樣水蒸氣才能直接在固體表面凝結成小冰晶。

教師：這里有一些圖片和實驗，可以幫助我們更好地理解升華和凝華的過程和條件。

（多媒體展示干冰圖片和冷凍技術實驗）

學生：老師，這張圖片里的干冰為什么會產(chǎn)生那么多煙霧？

教師：這是因為干冰在升華過程中吸收了大量的熱量，導致周圍的空氣溫度降低，空氣中的水蒸氣遇到冷空氣會凝結成小水滴，形成白色的煙霧。

學生：老師，冷凍技術是怎么保存食品的？

教師：冷凍技術利用了升華的原理。在冷凍過程中，食品中的水分會升華成水蒸氣，從而在食品表面形成一層薄薄的冰晶。這層冰晶可以防止食品腐壞，從而達到保存食品的目的。

教師：生活中還有很多地方用到升華和凝華現(xiàn)象。你們還能夠舉出哪些例子呢？

學生：干冰可以用于人工降雨，它是通過升華吸熱，使空氣中的水蒸氣凝結成水滴，從而形成降雨。

學生：凝華現(xiàn)象在生活中也有很多應用。比如，用久的電燈泡會從透明變成黑色，是在電燈泡工作時發(fā)熱，而鎢絲受熱升華形成的鎢蒸氣又在燈泡壁遇冷凝華成極薄的一層固態(tài)鎢。

教師：非常好。今天我們探討了升華和凝華的原理、過程和條件，并了解了它們在生活中的應用。希望大家能夠把這些知識運用到日常生活中，用心去觀察和探索，從中發(fā)現(xiàn)更多的物理奧秘！

（五）創(chuàng)意實踐——“魔法手工”

教師：同學們，我們已經(jīng)學習了升華和凝華的原理和應用。接下來，我們要發(fā)揮想象力，用生活中的材料制作一些與升華和凝華相關的工藝品。

學生：老師，我想到一個好主意，我可以用干冰制作煙霧特效。

教師：這個想法也很棒。干冰就是二氧化碳的固體形式，它在常溫下會直接升華為氣體，形成云霧效果。你們還有其他想法嗎？

學生：老師，我們還可以用樟腦丸來制作防蟲香包。

教師：這個創(chuàng)意非常好。樟腦丸就是通過升華來驅(qū)蟲的。還有嗎？

學生：……

教師：同學們，希望你們能利用學到的知識制作出更多有趣的工藝品。不要忘了在這個過程中仔細觀察，并把你們的發(fā)現(xiàn)和收獲記錄下來。

（六）課堂小結——“智慧結晶”

教師：同學們，通過本節(jié)課的學習，我們深入了解了升華和凝華現(xiàn)象。請大家回顧一下，升華是物質(zhì)從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，而凝華則是物質(zhì)從氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的過程。

學生：是的，生活中的很多現(xiàn)象都與升華和凝華密切相關，我們還可以運用這一原理制作工藝品，真是太神奇了！

教師：沒錯！物理原理與日常生活緊密相連。希望大家能夠運用所學知識解決實際問題，為我們的生活增添更多色彩！

三、教學反思

本節(jié)課是針對固態(tài)和氣態(tài)之間的物態(tài)變化——升華和凝華現(xiàn)象進行的教學。首先，通過趣味導入環(huán)節(jié)，展示生活中常見的雪花和樹掛圖片，激發(fā)學生對升華和凝華現(xiàn)象的興趣。接著，通過多維觀察環(huán)節(jié)讓學生欣賞生活中常見的升華和凝華現(xiàn)象圖片。在此基礎上設計了實驗環(huán)節(jié)，主要開展了干冰實驗和碘實驗。在干冰實驗中，我主要讓學生親自動手操作，觀察干冰升華現(xiàn)象，以及升華時吸熱導致的溫度變化。其次，通過設計用碘作為材料的實驗活動，讓學生觀察碘在不同溫度下的變化。學生分組實驗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。再次，通過講解升華和凝華的原理、過程和條件，使學生對這兩種物態(tài)變化有了更深入的認識。同時還列舉了一些生活中的例子，讓學生將所學知識運用到日常生活中，發(fā)現(xiàn)更多的科學奧秘。最后，創(chuàng)意實踐環(huán)節(jié)要求學生利用生活中的材料制作與升華和凝華相關的工藝品。

然而，在教學實施過程中仍存在一些問題和不足，如對課堂節(jié)奏的把控還有待加強，部分實驗操作可能會受到外部因素的影響。此外，在創(chuàng)意實踐環(huán)節(jié)，部分學生由于缺乏一定的創(chuàng)新和動手能力，可能無法很好地完成作品。針對以上問題，我認為可以在以下幾個方面進行改進：首先，加強教學組織管理，提高課堂節(jié)奏的把控能力，確保教學活動的順利進行；其次，優(yōu)化實驗設計，盡量減少外部因素的干擾，使實驗現(xiàn)象更加明顯，提高學生的觀察效果；最后，針對創(chuàng)意實踐環(huán)節(jié)，提供更多的參考示例，激發(fā)學生的創(chuàng)意靈感。